特种机器人：辐射环境下的“岗位能手”和事故救援中的“智慧尖兵”

随着核技术持续为我国经济社会发展做贡献，放射源的安全监管和应急处置工作，也成了城市安全保障的重要组成部分。

而以核电机器人为代表的特种机器人与核工业智能装备，成为引领放射源安全监管和应急处置无人化与智慧化趋势的焦点。

不久前，上海市生态环境局修订并发布《上海市处置核与辐射事故应急预案》。2014年，上海曾修订过该预案，并于2017年就预案组织了“处置辐射事故综合应急演习”。

演习中，警航直升机航测、搭载辐射探测器的无人机、伽马相机、搜源机器人、车载核素识别及测量系统等一系列现代化应急救援装备出场，尤其是搜源机器人的精彩亮相，恰是我国当时方兴未艾的核电机器人的缩影。

迎来发展窗口期

据中国核能行业协会统计，截至2022年底，中国核电装机容量达到5699.3万千瓦。我国实现了核电起步到规模化发展的跨越。

但在核工业领域，设备本身或其运行环境有放射性，人员操作存在安全风险或操作受限等情况，用机器人进行设备检修、放射性废物处理、应急响应等工作，不仅可降低人工防护设备的采购成本及管理成本，还能降低作业人员受到的辐射剂量和劳动强度。

因此，随着核电站装机容量的扩大，包括核电机器人在内的核工业智能装备迎来了国内发展起步的重要窗口期。

2012年12月，中国科学院光电技术研究所自行研制的多功能水下智能检查机器人通过专家组鉴定，填补了中国国内核电智能机器人的空白，且先后为秦山核电、中广核、中国核动力设计研究院等多家单位提供支持。

2012年底，我国973计划项目“核电站紧急救灾机器人的基础科学问题”正式启动，旨在解决国家核电站事故防范和救援的迫切需求、顺应核电站紧急救灾机器人的技术发展趋势。

2015年6月，国家863计划“核反应堆专用机器人技术与应用”课题在广西防城港核电基地通过验收，研发了6款核电智能机器人。其中，两款机器人在核电工程上得到成功应用。

2015年8-9月，反应堆压力容器整体式螺栓拉伸机和反应堆换料机器人成功应用，大幅度降低了新建核电站智能装备的采购成本，多项专利技术成果打破了国外技术垄断。

技术难点

尽管我国核工业机器人及智能装备产品的发展日新月异，但相关技术壁垒和研发周期远高于普通工业领域的机器人。

去年4月，中国首个核电机器人企业——杭州景业智能科技股份有限公司登录科创板。核工业机器人及智能装备的技术难点，在该公司回复上交所的问询中可见一斑。

当时，上交所曾以普通工业机器人及智能装备做参照，要求景业智能说明其技术门槛情况、具体突破的技术难点，同时询问企业不属于系统集成的具体原因。

景业智能的回复显示，相比普通工业机器人及智能装备，核工业机器人及智能装备产品应用于核工业放射性环境，技术难点主要体现在三点：

一是需要通过大量测试验证，从而选用或定制合适的耐辐照材料和元器件，使核工业机器人及智能装备突破产品耐辐照技术难点，包括常用的润滑液、密封件、非金属材料、电子元器件等薄弱环节，以满足耐辐照要求;

二是需要针对功能要求高、约束因素多、结构复杂等特点，采用特殊结构创新设计，使核工业机器人及智能装备满足高安全可靠、遥操作检维修、异常工况下撤源等要求;

三是需要采用特殊运动控制和先进数字化技术，开发特有算法，针对结构形式特殊、无法使用电子传感器等特点，开发特有的控制系统和算法，使核工业机器人及智能装备满足无传感智能控制要求。

目前，我国核工业机器人及智能装备产品的研制已取得了飞跃进步，并在实际应用中发挥着巨大作用。

尽管相关产品的研发仍然面对很多技术难点与关卡，但可以预见的是，随着核电产业的不断发展，以及更多科研机构与企业的加入，核工业机器人及智能装备产品将会向成本更低、运动更灵活、操作更方便，以及更小、更实用、更智能的方向不断演进。